N-ацилокси-N-алкоксигемінальні системи та їх аналоги

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ В.Н. КАРАЗІНА

УДК 547.495: 547.93

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора хімічних наук

N-АЦИЛОКСИ-N-АЛКОКСИГЕМІНАЛЬНІ СИСТЕМИ ТА ЇХ АНАЛОГИ

02.00.03 - органічна хімія

ШТАМБУРГ ВАСИЛЬ ГЕОРГІЙОВИЧ

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі органічної хімії Дніпропетровського національного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант:

Костяновський Ремір Григорович, доктор хімічних наук, професор, Інститут хімічної фізики імені М.М. Семенова РАН, завідуючий лабораторією стереохімії;

Офіційні опоненти:

Швайка Олесь Павлович, доктор хімічних наук, професор, Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії імені Л.М. Литвиненка НАН України, провідний науковий співробітник відділу хімії азотовмісних гетероциклічних сполук;

Просяник Олександр Васильович, доктор хімічних наук, професор, Український державний хіміко-технологічний університет, професор кафедри органічної хімії;

Шемчук Леонід Антонович, доктор хімічних наук, професор, Національний фармацевтичний університет, професор кафедри органічної хімії.

Провідна установа: Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, відділ хімії біоактивних азотовмісних гетероциклічних основ, м. Київ.

Захист дисертації відбудеться "11" травня 2007 р. о 14.00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.14 Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. 7-80. З дисертацією можна ознайомитися в Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4).

Автореферат розісланий "29" березня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради д 64.051.14, кандидат хімічних наук Панченко В.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сполуки, які містять групу O-N-O, є ортоестерами нітрозосполук - нітрогеновими аналогами ацеталей або "нітрозоацеталями". Вони були синтезовані наприкінці ХХ сторіччя вітчизняними хіміками з метою створення ациклічних сполук з конфігураційно стійким атомом нітрогену. Цими сполуками є різні представники N,N-діалкоксигемінальних систем: N,N-діалкоксиаміни, тетраалкоксигідразини, триалкоксиаміни, N,N-діалкоксисечовини, N,N-біс(триалкілсилілокси)єнаміни. Хімічні властивості цих нових класів органічних сполук також стали об'єктами досліджень (Тартаковський В.О., Костяновський Р.Г., Членов І.Е., Рудченко В.Ф., Іоффе С. Л.).

Наступним етапом дослідженнь стало вивчення хімії O-N-O-сполук, в яких замісники у атомів оксигену сильно відрізняються за своєю електроноакцепторністю. Перші представники N-ацилокси- N-алкоксигемінальних систем, N-ацилокси-N-алкокси-N-трет-алкіламіни (Штамбург В.Г., Костяновський Р.Г., 1981 р.), виявились термічно дуже лабільними, що загальмувало їх подальше дослідження. Пізніше були синтезовані N-ацилокси-N-алкоксибензаміди (Glover S., 1989 р.), які виявились першим видом ациклічних амідів з пірамідальним атомом нітрогену, що зумовлено присутністю двох електроноакцепторних гетероатомних замісників та домінуванням у молекулі орбітальної взаємодії n_OAlk-у*_N-OC(O)R ("аномерного ефекту", Glover S., Rauk A., 1998 р.), яка приводить до дестабілізації зв'язку N-OC(O)R та до зміцнення зв'язку N-OAlk. Аналогічна картина спостерігається для представників O-N-Cl гемінальних систем, в яких аномерний ефект n_OAlk-у*_N-Cl зумовлює можливість нуклеофільного заміщення атома хлору (Костяновський Р.Г., Рудченко В.Ф., Штамбург В.Г., 1981 р.).

Отже, є актуальним дослідження N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем, яке би включало: розробку загального методу синтезу N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем, дослідження будови та хімічних властивостей у порівнянні з N-хлор-N-алкокси-, N,N-діалкокси- та N-(1-піридиній)-N-алкоксиаміносполуками.

Оскільки N-ацилокси-N-алкоксибензаміди виявились хімічними мутагенами безпосередньої дії (Glover S., 1989 р.), а N-хлор-N-алкоксиаміди використуються у синтезі складних природних сполук (Kawase M., 1989 р.), актуальність створення нових видів стабільних N-ацилокси-N-алкоксиамідосполук та дослідження їх будови і властивостей набуває не лише наукового, але й практичного сенсу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у рамках бюджетних тем кафедри органічної хімії хімічного факультету Дніпропетровського національного університету "Катіонотропні перегруппування в ряду несиметричних ацилоїнів" (№ державної реєстрації 0101U001529) і "Карбо- і гетероциклічні сполуки. Структура і реакційна здатність" (№ державної реєстрації 0104U000476), затверджених Міністерством освіти і науки України.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка загального методу синтезу різних видів N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем, дослідження їх будови і хімічних властивостей, особливо аніонної рухливості ацилоксигрупи, яка обумовлена аномерним ефектом n_OAlk-у*_N-OAc, а також впливу природи третього замісника біля атома нітрогену на легкість нуклеофільного заміщення. Для досягнення мети потрібно було вирішити наступні задачи:

створити загальний метод отримання різних видів N-ацилокси-N-алкоксигемінальних сполук і за його допомогою одержати невідомі досі N-ацилокси-N-алкоксисечовини і N-ацилокси- N-алкоксикарбамати; встановити межі застосування методу;

встановити конфігурацію атома нітрогену в амідах загальної формули RC(O)N(X)OAlk (де R = NH₂, NHAlk, NHAr, NAlk₂, OAlk, Х = OC(O)R, Cl, OAlk, N⁺C₅H₅); нерівноцінність зв'язків N-O в N-ацилокси-N-алкоксисечовинах та в N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах; нерівноцінність зв'язків N-С в сечовинах загальної фомули R¹R²NC(O)N(X)OAlk (де Х = OC(O)R, Cl, OAlk, N⁺C₅H₅);

з'ясувати прояв орбітальної взаємодії n_OAlkу*_N-OC(O)R у N-ацилокси-N-алкоксисечовинах, встановивши аніонну рухливість ацилоксигрупи на прикладах реакцій N-ацилокси-N-алкоксисечовин з нуклеофілами у протонних і апротонних розчинниках;

дослідити реакції N-ацилокси-N-алкоксисечовин з електрофільними реагентами;

вивчити можливість нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену у N-хлор-N-алкоксикарбаматах;

дослідити можливість нуклеофільного заміщення ацилоксигрупи у N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах шляхом алкоголізу первинними, вторинними й третинними спиртами та взаємодією з нуклеофілами в апротонних розчинниках;

отримати невідомі досі N,N-діалкоксикарбамати;

розробити новий метод синтезу NH-N,N-діалкоксиамінів лужним сольволізом N,N-діалкоксикарбаматів;

дослідити можливість нуклеофільного заміщення піридинієвоі групи у N-(1-піридиній)-N-алкоксигемінальних системах;

дослідити вплив природи N-трет-алкільного й N-алкоксильного замісників у N-хлор-N-алкокси-N-трет-алкіламінах на перебіг алкоголізу й інших реакцій нуклеофільного заміщення.

Об'єкт дослідження - N-ацилокси-N-алкоксисечовини, N-ацилокси-N-алкоксикарбамати, N-ацилокси-N-алкокси-N-трет-алкіламіни та N-ацилокси-N-алкоксибензаміди; а також їх аналоги, N-хлор-N-алкоксисечовини, N-хлор-N-алкоксикарбамати й N-хлор- N-алкокси-N-трет-алкіламіни, N-(1-піридиній)-N-алкокси-N-трет -алкіламіни й N-(1-піридиній)-N-алкоксисечовини, N,N-діалкоксисечовини та N,N-діалкоксикарбамати.

Предмет дослідження - синтез N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем, будова N-ацилокси-N-алкоксисечовин і N-ацилокси- N-алкоксикарбаматів, нуклеофільне заміщення біля атома нітрогену в N-ацилокси-N-алкоксигемінальних системах, будова і хімічні властивості N-хлор-N-алкоксикарбаматів, N-хлор-N-алкоксисечовин та N-(1-піридиній)-N-алкоксиаміносполук; синтез та будова N,N-діалкоксисечовин.

Методи дослідження - органічний синтез, елементний аналіз, хроматографія, ІЧ-спектроскопія, ЯМР ¹Н та ¹³С спектроскопія, мас-спектрометрія, рентгеноструктурний аналіз.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблено загальний метод синтезу N-ацилокси-N-алкоксиаміносполук взаємодією N-хлор-N-алкоксиаміносполук з Na- або К-солями карбонових кислот у середовищі ацетонітрилу. Даним методом уперше отримані N-ацилокси-N-алкоксисечовини і N-ацилокси-N-алкоксикарбамати.

Встановлено обмеження застосування запропонованого метода синтезу N-ацилокси-N-алкоксиаміносполук. Його не може бути використано у наступних випадках: 1) у разі відсутності аніоної рухливості атому хлору у вихідних N-хлор-N-алкоксиаміносполуках внаслідок потужного електроноакцепторного впливу третього замісника біля атома нітрогену (при наявності сульфонільної групи); 2) при застосуванні карбоксилатів лужних металів, які є відновниками; 3) у випадку N-хлор-N-алкокси-N'-арилсечовин внаслідок перебігу конкурентної циклізації у 1-алкоксибензімідазолінони-2.

Для N-ацилокси-N-алкоксиамідів та N-хлор-N-алкоксиамідів загальної формули RC(O)N(X)OAlk (де X = Cl, OC(O)R', R = OAlk, NMe₂, NHAlk, NHAr, NH₂) вперше доведено підвищений ступень пірамідальності атома нітрогену у гемінальній системі X-N-OAlk та можливість нуклеофільного заміщення замісника Х.

Методом РСА встановлено високий ступінь пірамідальності атома нітрогену та нееквівалентність зв'язків N-OC(O)R і N-OAlk у N-ацилокси-N-алкоксисечовинах і N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах, пірамідальність атома нітрогену у N-хлор-N-алкоксисечовинах, N,N-діалкоксисечовинах, N-(1-піридиній)-N-алкокси-N-трет-алкіламінах та N-(1-піридиній)-N-алкоксисечовинах.

Вперше здійснено нуклеофільне заміщення ацилоксигрупи на алкоксигрупу у N-ацилокси-N-алкоксипохідних сечовин, карбаматів і амінів при алкоголізі первинними спиртами; вперше отримано N,N-діалкоксикарбамати, запропоновано нові методи синтезу N,N-діалкоксиамінів та N,N-діалкоксисечовин.

Встановлено можливість нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену у N-ацилокси-N-алкоксипохідних сечовин, карбаматів і бензамідів при взаємодії з Na- и К-солями карбонових кислот у ацетонітрилі, запропоновано нові методи синтезу N-ацилокси-N-алкоксисечовин, N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів і N-ацилокси-N-алкоксибензамідів через обмін ацилоксигрупи.

Показано можливість нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену у N-хлор-N-алкоксикарбаматах як у апротоному середовищі при взаємодії з лужними солями карбонових кислот і N-ацетилбензолсульфонаміду, так і у випадку алкоголізу в присутності ацетата срібла.

Встановлено можливість нуклеофільного заміщення 1-піридинієвого замісника на метоксигрупу при метанолізі N-(1-піридиній)-N-алкоксиаміносполук.

Знайдено, що в умовах лужного сольволізу N,N-діалкоксикарбаматів утворюються NH-N,N-діалкоксиаміни.

Практичне значення отриманих результатів. Запропоновані нові методи отримання N-ацилокси-N-алкоксипохідних сечовин, карбаматів, бензамідів та амінів як взаємодією відповідних N-хлор-N-алкоксипохідних з Na- и K-карбоксилатами, так і селективним обміном ацилоксигрупи в N-ацилокси-N-алкоксипохідних сечовин, карбаматів и бензамідів. Розроблені нові методи синтезу N,N-діалкоксиамінів алкоголізом N-ацилокси-N-алкоксиамінів і N-(1-піридиній)-N-алкоксиаміносполук; способи синтезу N,N-діалкоксисечовин та N,N-діалкоксикарбаматів алкоголізом N-ацилокси-N-алкоксисечовин і N-ацилокси- N-алкоксикарбаматів; знайдено нові методи отримання 1-алкоксибензімідазолінонів-2 циклізацією N-хлор-N-алкокси- N'-арилсечовин; метод отримання 3-алкоксигідантоїнів конденсацією арилгліоксалей з N-алкоксисечовинами, метод синтезу 2-диметилкарбамоїл-1,3,2-діоксазолідинів гліколізом N-ацилокси-N-алкоксисечовин при підвищеній температурі. Створено зручний метод синтезу NH-N,N-діалкоксиамінів лужним гідролізом або метанолізом N,N-діалкоксикарбаматів. Синтезовані нові N-ацилокси-N-алкоксипохідні сечовин і карбаматів є потенційними хімічними мутагенами.

Особистий внесок автора. Особистий внесок автора в отриманні наукових результатів є визначальним на протязі усіх етапів цього дослідження і полягає в обґрунтуванні і формулюванні завдання, розробці планів та методик експериментів, виконанні більшості експериментів, інтерпретації і узагальненні експериментальних даних, отриманих самостійно, формулюванні наукових висновків. Деякі експерименти виконані під науковим керівництвом автора аспірантами Клоцом Е.О., Циганковим О.В. і Кравченко С. В., студентами Штамбургом В.В. і Олефіром Д.А.

Дослідження методами ІЧ- та ЯМР-спектроскопії виконані у Інституті органічної хімії НАН України с. н.с., к.х.н. Цимбалом І.Ф., с. н.с., к.х.н. Іксановою С. В. і с. н.с., к.х.н. Піроженко В.В., і в Інституті хімічної фізики РАН с. н.с., к.х.н. Червіним І.І.

Дослідження методом мас-спектрометрії виконані в Інституті фізичної хімії ім. О.В. Богатського НАН України с. н.с., к.х.н. Мазепою О.В. і Ракіповим Е.М., і в Інституті елементорганічних сполук РАН с. н.с., к.х.н. Плешковою О.П.

Рентгеноструктурні дослідження виконані у НТК "Інститут монокристалів" НАН України д.х.н. Шишкіним О.В. і с. н.с., к.х.н. Зубатюком Р.І. і в Інституті елементорганічних сполук РАН с. н.с., д.х.н. Лисенко К.А.

Хроматографічні дослідження виконані у Дніпропетровському національному університеті доцентом, к.х.н. Авраменко В.І. та в Інституті проблем природовикористання та екології НАН України с. н.с., к.х.н. Гриньовим В.М.

Апробація результатів дисертації. Основні результати данної роботи доповідалися на XIX Українській конференції з органічної хімії (Львів, 2001 р.), XX Українській конференції з органічної хімії (Одеса, 2004 р.), Всеукраїнській конференції "Хімія азотовмісних гетероциклів" (Харків, 1997 р.); Міжнародній конференції "Хімія азотовмісних гетероциклів" (Харків, 2003 р.); Міжнародній конференції з хімії гетероциклічних сполук, присвяченій 90-річчю з дня народження проф. А.Н. Коста (Москва, 2005 р.); Міжнародній конференції "Хімія азотовмісних гетероциклів" (Харків, 2006 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 26 статей у фахових наукових журналах, отримані авторське свідоцтво і патент СРСР, патент України, 9 тез доповідей на міжнародних і національних наукових конференціях.

Структура і об'єм дисертації. Робота складається зі вступу, літературного огляду (розділ 1), 5 розділів, в яких викладено основні результати роботи, експериментальної частини (розділ 7), загальних висновків, списку використаної літератури з 250 джерел, додатку. Робота містить 42 таблиці, 15 рисунків. Загальний обсяг дисертації з додатком 375 стор., з них 20 стор. додатку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Гемінальні системи O-N-O. У першому розділі проведено короткий літературний огляд методів синтезу, особливостей будови і хімічних властивостей різних видів N,N-діалкоксиаміносполук. Проаналізовано дані про єдиний вивчений вид N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем - N-ацилокси-N-алкоксибензаміди; дано огляд нуклеофільного заміщення в Cl-N-O-сполуках.

Одержання різних видів n-ацилокси-n-алкоксигемінальних систем. Розроблено загальний спосіб одержання різних видів N-ацилокси-N-алкоксигемінальних систем 3 шляхом перетворення NН-N-алкоксисполук 1 в N-хлор-N-алкоксисполуки 2 з подальшою обробкою карбоксилатами лужних металів у середовищі ацетонітрилу. Можливість застосування даного способу для одержання раніш невідомих видів N-ацилокси-N-алкоксиамідів (N-ацилокси-N-алкоксисечовин і N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів); відомих N-ацилокси-N-алкоксибензамідів та розширення ряду N-ацилокси-N-алкокси-N-трет-алкіламінів підтверджує його універсальність.

Схема 1

X = R¹R²NC(O)-; AlkOC(O)-; Bz-; R''₃C-; R = Alk, Bn; R' = Alk, Ar; M = Na, K. З N-хлор-N-алкоксисечовин 4-17, в яких другий атом нітрогену незаміщений або має тільки алкільні (аралкільні) замісникі, при дії карбоксилатів натрію і калію селективно і з високими виходами утворюються N-ацилокси-N-алкоксисечовини 18-40.

Схема 2

R¹=R²=H, R³=Me (4), R⁴=Me (18); R³=Et (5); R⁴=Me (19), 4-ClC₆H₄ (20); R³=i-Pr (6), R⁴=Me (21); R³=n-Bu (7); R⁴=Me (22), Et (23), Ph (24), 4-ClC₆H₄ (25); R³=i-Am (8), R⁴=Me (26); R³=n-C₈H₁₇ (9), R⁴=Me (27); R³=n-C₁₂H₂₅ (10), R⁴=Me (28); R³=Bn (11), R⁴=Me (29); R¹=Me, R²=H, R³=n-Pr (12), R⁴=Me (30), Et (31), Ph (32); R¹=Bn, R²=H, R³=Et (14), R⁴=Me (33); R¹=1-CH₂C₁₀H₈, R²=H, R³=Et (15), R⁴=Me (34); R¹=R²=Me, R³=Me (16), R⁴=Me (35), Et (36), i-Pr (37), Ph (38); R³=n-Pr (17), R⁴=Me (39); R³=i-Pr (18), R⁴=Me (40); M=Na, K.

В той же час N-хлор-N-алкокси-N'-арилсечовини 41 в тих же умовах циклізуються у 2-алкоксибензімідазолінони-2 43. Наявність замісника в орто-положенні фенільного кільця не перешкоджує циклізації.

Схема 3

R=CMe₂CO₂Me, X=NO₂ (a, d); R=Et, X=NO₂ (b), Cl (c); R=i-Pr, X=Cl (e).

На відміну від N-хлор-N-алкоксисечовин 4-17, 41, N-хлор-N-етокси-N'-тозилсечовина 45 є нестабільною і розкладається в момент утворення до тозилізоціанату, який з t-BuOH утворює карбамат 46.

Схема 4

N-Хлор-N-алкоксикарбамати 47-54 при взаємодії з карбоксилатами натрію і калію з високими виходами утворюють N-ацилокси-N-алкоксикарбамати 55-66.

R¹=R²=Me (47), R³=Me (55), Et (56), 4-ClC₆H₄ (57); R¹=Me, R²=Et (48), R³=Me (58);R¹=Me, R²=i-Pr (49), R³=Me (59); R¹=Me, R²=n-Bu (50), R³=Me (60); R¹=Me, R²=n-C₈H₁₇ (51), R³=Me (61); R¹=Et, R²=Me (52), R³=Me (62), Ph (63), 4-ClC₆H₄ (64); R¹=Et, R²=Et (53), R³=Me (65); R¹=Et, R²=i-Pr (54), R³=Me (66), M=Na, K

Обмеження цього методу одержання N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів полягає в тому, що неможливо використати карбоксилати-відновники: з форміатом натрію N-хлор-N-метоксиуретилан 47 утворює суміш NH-N-метоксиуретилану 67 і N,N'-диметоксигідразину 68. Відновлення відбувається вірогідно шляхом утворення стабілізованого капто-дативним ефектом радикала А.

При взаємодії N-хлор-N-метоксикарбамата 47 з ацетатом срібла в етері N-ацетокси-N-метоксикарбамат 55 утворюється зі значно меншим виходом.

Утворення з N-хлор-N-алкоксикарбаматів у апротоних розчинниках N-ацилоксипохідних доводить можливість нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену для цього різновиду N-хлор-N-алкоксиамідів. На відміну від N-хлор-N-алкоксисечовин і N-хлор-N-алкоксибензамідів, в разі алкоголізу N-хлор-N-алкоксикарбаматів утворюються лише продукти відновлення і фрагментації. В той же час при метанолізі в присутності ацетату срібла N-хлор-N-алкоксикарбамати частково перетворюються в N,N-діалкоксикарбамати.

Схема 8

При дії карбокcилатів натрію N-хлор-N-алкоксибензамід 71 селективно перетворюється у N-ацилокси-N-алкоксибензаміди 72а, в.

Схема 9

R = Me (72a), 4-ClC₆H₄ (72b).

Універсальність запропонованого способу одержання N-ацилокси-N-алкоксисполук доведена його застосуванням для синтезу представників трьох класів N-ацилокси-N-алкоксиамідів - N-ацилокси-N-алкоксисечовин, N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів й N-ацилокси-N-алкоксибензамідів.

Цим способом з високими виходами також синтезовані N-ацетокси-N-алкоксиаміни 75a, b. Водночас утворюється незначна кількість естеру 76. Ймовірно, що реакція перебігає з утворенням нітренієвих іонів В, які частково фрагментують до катіона С - попередника естеру 76.

Схема 10

R = Me (a), i-Pr (b). Однак, у випадку N-хлор-N-алкоксисульфонамідів заміщення атома хлору на ацилоксигрупу не відбувається. N-Хлор-N-етокси-n-толуолсульфонамід 77 вилучено незмінним після тривалої обробки AcONa у ацетонітрилі. Певно, це зумовлено зміцненням зв'язку N-Cl у N-хлор-N-алкоксисульфонамідах внаслідок сильного електроноакцепторного ефекту сульфогрупи.

Схема 11

Будова різних видів n-ацилокси-n-алкоксигемінальних систем та їх аналогів. В похідних N-алкоксисечовин загальної формули R¹R²NC(O)N(X)OR заміщення атома гідрогену (X = Н) на ацилоксигрупу, алкоксигрупу, атом хлору або N-піридинієвий залишок (X = RC(O)O-, RO-, Cl, N⁺C₅H₅) приводить у ІЧ спектрах до підвищення частот поглинання амідної групи С=О на 30-80 см^-1. Для N-ацилокси-N-алкоксисечовин цей зсув складає 40-60 см^-1, що інтерпретовано як доказ високого ступеня пірамідальності атому нітрогену у RC(O)O-N-OAlk гемінальній системі і зниження кон'югації амідної групи С=О з атомом нітрогену (Таблиця 1).

Таблиця 1. Частоти поглинання груп С=О (, cм^-1) в ІЧ спектрах R¹R²NC(O)N(X)OAlk

Сполука	Х
	H	Cl	Py+	O2CMe	OMe
H2NC(O)N(X)OMe	1685	1720	1745	1780,1708	1720
H2NC(O)N(X)OEt	1680	1725	1750	1798,1720	1742
Me2NC(O)N(X)OPr-n	1695	1757	1750	1795,1730	1735

Однозначний доказ високого ступеня пірамідальності атома нітрогену в сечовинах R¹R²₂NC(O)N(X)OR (X = OC(O)R, Cl, OR, Py⁺) отримано методом РСА. Монокристали для дослідженнь вирощувалися при -20С у зв'язку з лабільністью сполук 4, 5, 19, 20, 22, 41а, 57.

В N-ацилокси-N-алкоксисечовинах 19 і 20 (рис. 1) атом нітрогену N(1) має тригонально-пірамідальну конфігурацію. Сума валентних кутів, центрованих на цьому атомі (?в) складає 333.6° для сполуки 19 і 329.3° для сполуки 20. Відхилення атому N(1) від площини пов'язаних з ним атомів (h_N) складає 0.431 Е (19) і 0.470 Е (20). N-Ацетокси-N-метоксисечовина 18 має ту ж саму конформацію, що і сечовина 19 (?в 332.2°, h_N 0.446 Е). Однак ступінь пірамідальності атома нітрогену в сечовинах 18-20 є значно меншим порівняно з N-ацилокси-N-алкоксибензамідами (?в 323.5-324.21°, h_N 0.507-0.513 Е, Gilson A. -M., Glover S., 2003 р.).

Рис. 1. Структура N-ацетокси-N-етоксисечовини 19 і N-4-хлорбензоїлокси-N-етоксисечовини 20

В сполуках 18-20 зв'язки N-OC(O)R значно довші порівняно із зв'язками N-OAlk (рис. 1, Таблиця 2), що свідчить про домінування аномерного ефекту n_O(3)-*_N-OС(O)R.

Природа N-алкоксигрупи суттєво впливає на ступінь пірамідальності атома нітрогену. Так, у випадку N-4-хлорбензоїлокси-N-н-бутилоксисечовини 22 (рис. 2) атом нітрогену N(1) має пірамідальну конфігурацію (?в складає 323.8°, h_N дорівнює 0.511 Е), наближену до відповідної кофігурації N-ацилокси-N-алкоксибензамідів.

Рис. 2. Стуктура N-4-хлорбензоїлокси-N-н-бутилоксисечовини 22

У всіх досліджених сполуках довжини зв'язків N(1)-O(1) і N(1)-O(4) ?) є нееквівалентними, що свідчить про прояв в них аномерного ефекту n_O(4)>s*_N-OС(O)R. Збільшення довжини зв'язку N-OC(O)R порівнянно із зв'язком N-OAlk відповідає за аніонну рухливість ацилоксигрупи в N-ацилокси-N-алкоксисечовинах.

Таблиця 2. Довжини деяких зв'язків в N-ацилокси-N-алкоксисечовинах (Е)

сполука	N(1)-OC(O)R	N(1)-OAlk	N(1)-C(1)	N(2) C(1)
18	1.434	1.400	1.446	1.316
19	1.426	1.398	1.426	1.330
20	1.437	1.402	1.459	1.331
22	1.447	1.397	1.441	1.321

В N-ацилокси-N-алкоксисечовинах амідні зв'язки N-С є нееквівалентними. Зв'язки N(1)-C(1) значно довші за зв'язки N(2)-C(1), що є наслідком меншого ступеня кон'югації групи С=О з пірамідальним атомом N(1) групи O-N-O порівняно з майже пласким атомом N(2) групи NH₂.

Раніше висловлювалися припущення про пірамідальність атома нітрогену в N-хлор-N-алкоксиамідах (Рудченко В.Ф., 1986 р., Glover S., 1998 р.), але встановити ії методом ДЯМР не вдалося. Ми довели це явище методом РСА на прикладах N-хлор-N-метоксисечовини 4 (рис. 3), N-хлор-N-алкокси-N'-арилсечовини 41а (рис. 4) та N-хлор-N-етоксисечовини 5 (рис. 5).

Рис. 3. Структура N-хлор-N-метоксисечовини 4

У сечовині 4 атом N(1) має високий ступінь пірамідальності, ?в складає 328.6°, h_N дорівнює 0.500 Е. Спостерігається деяке подовження зв'язку N-Cl (1.761 ?) порівняно з довжиною зв'язку N-Cl, розрахованої для N-хлорформаміду (1.735 ?), та довжиною зв'язку N-Cl у N-хлор-N-фенілацетамідах (1.71-1.72 ?). Як і у випадку N-ацилокси-N-алкоксисечовин, зв'язок N(1)-O(2) є дещо скороченим (1.397 ?). Подовження зв'язку N(1)-Cl та скорочення зв'язку N(1)-O(2) є показниками прояву аномерного ефекту n_O(2)-*_N(1)-Cl. Спостерігається нееквівалентність карбамоїльних зв'язків N-C: зв'язок N(1)-C(1) є подовжений (1.446 Е), а зв'язок N(2)-C(1) є скорочений (1.319Е). Подовження зв'язку N(1)-C(1) обумовлено зниженням кон'югації пірамідального атома N(1) з групою C=О.

У N-хлор-N-алкоксисечовині 41а атом нітрогену N(1) є ще більш пірамідальним (рис. 4), ніж у сполуці 4 (?в дорівнює 325.8, а відхилення h_N становить 0.533 Е).

Дослідження рацемічної N-хлор-N-етоксисечовини 5 методом РСА (рис. 5) показало, що при формуванні твердої фази утворюється співкристал безпосередньо зв'язаних енантіомерів з асиметричним атомом нітрогену. При 100 К мольне співвідношення енантіомерів складає 88.5:11.5 %.

Рис. 4. Структура N-хлор-N-(2-метоксикарбоніл)-пропіл-2-окси-N'-4'- нітрофенілсечовини 41а

Рис. 5. Структура N-хлор-N-етоксисечовини 5 (конформація А зображена чорним кольором, конформація В - білим)

Ці квазі-енантіомери відрізняються за конформаціями та геометрічними параметрами, особливо за ступенем пірамідальності атома нітрогену N(1). Для конформації А ?в складає 328.9°, h_N - 0.499 Е, довжина зв'язку N-Cl - 1.757 Е;

для конформації В ?в дорівнює 350.5°, h_N - 0.264 Е, довжина зв'язку N-Cl - 1.670 Е. Власне кажучи, існування для сечовини 5 конформацій А і В є новим типом ізомерії - ізомерії за ступенем пірамідальності атома нітрогену N(1).

Встановлення тригонально-пірамідальної конфігурації атома нітрогену у N-хлор-N-алкоксисечовинах 4, 5 і 41а, подовження зв'язків N-Cl і скорочення зв'язків N-O, разом з вже відомою аніонною рухливістю атома хлору (Рудченко В.Ф., Костяновський Р.Г., 1986 р.), може розглядатися як доказ домінування орбітальної взаємодії n_O(2)-*_N(1)-Cl. Нееквівалентність амідних зв'язків N-C разом з підвищенням частот поглинання групи С=О у ІЧ спектрах свідчать про зниження кон'югації групи С=О з пірамідальним атомом нітрогену N(1).

На підставі досліджень методом ДЯМР було зроблено припущення щодо пірамідальності атома нітрогену в N,N-діалкокси-N',N'-диметилсечовинах (Рудченко В.Ф., Костяновський Р.Г., 1986 р.). Ми однозначно це підтвердили методом РСА. Вперше були синтезовані N,N-діалкоксисечовини, які не містять замісників біля іншого атома нітрогену N', а будова N,N-диметоксисечовини 78 була досліджена методом РСА (рис. 6).

Схема 12

Рис. 6. Структура N,N-диметоксисечовини 78

Атом нітрогену N(1) у сполуці 78 має тригонально-пірамідальну конфігурацію (рис. 6); h_N складає 0.444 Е, ?в дорівнює 331.8. Метоксигрупи C(2)-O(2) и C(3)-O(3) мають відповідно ap- и sp-оріентацію відносно неподіленої електронної пари (НЕП) атома N(1), довжини зв'язків N-O N,N-диметоксиаміногрупи між собою не відрізняються (N(1)-O(2) 1.397 Е, N(1)-O(3) 1.401 Е), що свідчить про еквівалентність орбітальних взаємодій n_O(2)-*_N(1)-O(3)Me та n_O(3)-*_N(1)-O(2)Mе. Відмінність довжин зв'язків N(1)-C(1) (1.438 Е) і N(2)-C(1) (1.320 Е) зумовлена значно меншим ступенем кон'югації групи С=О з пірамідальним атомом нітрогену N(1).

Досі N-(1-піридиній)-N-алкоксисечовини не розглядалися як можливі "аномерні аміди". З метою вирішення цього питання ми синтезували сечовину 79 у вигляді хлориду, перетворили ії у більш стійкий перхлорат і дослідили ії структуру методом РСА (рис. 7).

Рис. 7. Структура перхлората N-(1-піридиній)-N-метоксисечовини 79.

В сечовині 79 атом N(1) має пірамідальну конфігурацію, ?в дорівнює 333.9°, h_N(1)складає 0.429 Е. НЕП атома N(1) розташована у площині піридинового циклу (торсійний кут C(1)-N(2)-N(1)-Lp(N1) 0.2 °). Зв'язок N(1)-O(2) помітно скорочений (1.400 Е); зв'язок N(1)-N(2) (1.425 Е) довший, ніж зв'язок N-N у гідразидах кислот (1.40 Е у середньому). Зв'язки N-С нееквіваленті: N(3)-С(6) - 1.323 Е, N(1)-C(6) - 1.452 Е. Це відображує (як і дані ІЧ спектрів) різний ступінь кон'югації С=О-групи з атомами нітрогену груп NH₂ і O-N-N⁺ внаслідок їх різної гібридизації. Тобто N-(1-піридиній)-N-алкоксисечовини є також різновидом "аномерних" амідів.

Якщо у гемінальній системі O-N-N⁺ біля центрального атома нітрогену замістити карбамоїльну групу на трет-алкільну, то ступінь пірамідальності цього атома підвищується. Це доведено методом РСА на прикладі сполуки 81 (рис. 8).

Схема 13

В сечовині 81 центральний атом нітрогену N(2) у гемінальній системі O-N-N⁺ має високий ступінь пірамідальності, h_N(2) дорівнює 0.531 Е, ?в складає 322.8, НЕП атому N(2) розташована у площині піридинового циклу (як і у сполуці 79). Зв'язок N(1)-N(2) (1.466 Е) є довший за відповідний зв'язок у сечовині 79. Це вказує на можливість нуклеофільного заміщення біля атому нітрогену N(2).

Рис. 8. Структура катіона метил-2-N-(1-піридиній)-N-метоксиаміно -2-метилпропаноату 81

Дослідження ІЧ спектрів N-заміщених N-алкоксикарбаматів (Таблиця 3) показує, що заміщення атома гідрогена на атом хлору, алкокси- або ацилоксигрупу призводить до зростання частоти поглинання карбаматної групи С=О на 25-35 см^-1. Це явище обумовлено підвищенням ступеня пірамідальності атому нітрогену, внаслідок чого знижується кон'югація НЕП атому N(1) з групою C=O. Тобто ці різновиди карбаматів мають бути аномерними амідами, що доведено методом РСА на прикладі N-4-хлорбензоїлокси-N-метоксикарбамату 57 (рис. 9).

Таблиця 3. Частоти поглинання груп С=О (см^-1) в ІЧ спектрах MeO₂CN(X)OR

Сполука	Х
	H	Cl	OAc	OAlk
MeO2CN(X)OMe	1765	1785	1810, 1790	1780 (Bu)
MeO2CN(X)OEt	1740	1795	1805,1780	1780 (Et)

У карбаматі 57 атом нітрогену O-N-O-гемінальної системи має тригонально-пірамідальну конфігурацію, ?в складає 334.1°, h_N дорівнює 0.426 Е. Ступінь пірамідальності є нижчим порівняно з N-ацилокси-N-алкоксисечовинами і N-ацилокси-N-алкоксибензамідами. Довжини зв'язків N-O відрізняються: N(1)-O(2) - 1.424 Е, N(1)-O(3) - 1.396 Е, що пояснюється аномерним ефектом n_O(Alk)-?^*_N-OС(O)R, який зумовлює аніонну рухливість ацилоксигрупи.

Рис. 9. Структура метил-N-4-хлорбензоїлокси-N-метоксикарбамату 57

Алкоголіз n-ацилокси-n-алкоксисполук. У досліджених N-ацилокси-N-алкоксигемінальних системах наявність орбітальної взаємодії n_O(Alk)®s^*_N-OС(O)R дозволила сподіватись на можливість нуклеофільного заміщення ацилоксигрупи. У випадку N-хлор-N-алкоксисечовин систем аніонна рухливість атома хлору однозначно доведена перетворенням їх у відповідні N,N-діалкоксипохідні при алкоголізі (Рудченко В.Ф., Костяновський Р.Г., 1986 р.). Тому реакція алкоголізу була обрана в якості тесту на аніонну рухливість ацилоксигрупи.

При метанолізі і етанолізі (18-30 С) незаміщені N-ацилокси-N-алкоксисечовини 18-29 селективно утворюють відповідні N,N-діалкоксисечовини 78, 82-90 та карбонові кислоти. У випадку N-ацетокси-N-н-додецилоксисечовини 28 повний перебіг метанолізу відбувається за 960 год, що, певно, обумовлено стеричними ефектами ліпофільного N-алкоксизамісника.

R¹=R²=H, R³=Et, R⁵-Me(82), Et(83); R³=i-Pr, R⁵=Me(84); R³=n-Bu, R⁵=Me(85), R⁵=Et(86); R³=i-Am, R⁵=Me(87); R³=Bn, R⁵=Me(88); R³=n-C₈H₁₇, R⁵=Me(89), R³=n-C₁₂H₂₅, R⁵=Me(90); R¹=Me, R²=H, R³=n-Pr, R⁵=Me(91), R⁵= n-Pr (92), R⁵= i-Pr (93); R¹=Bn, R²=H, R³=Et, R⁵=Me(94), R¹=1-CH₂C₁₀H₇, R²=H, R³=Et, R⁵=Me(95); R¹=R²=R³=Me, R⁵=Me(96), Et(97), n-Pr(98); R¹=R²=Me, R³= n-Pr, R⁵=Me(99), i-Pr(100); R³=i-Pr, R⁵=Et(101).

Схема 14

На відміну від алкоголізу первинними спиртами, ізо-пропаноліз N-ацетокси-N-етоксисечовини 19 не відбувається, ця сполука у середовищі ізо-пропанолу залишається незмінною на протязі 70 год. При алкоголізі N-ацилокси-N-алкокси-N'-алкілсечовин 30-34 і N-ацилокси-N-алкокси-N',N'-діалкілсечовин 35-40 первинними й вторинними спиртами (20єС) селективно утворюються N,N-діалкоксисечовини 91-101. У випадку N-ацетокси-N-н-пропілокси-N',N'-диметилсечовини 39 ізо-пропаноліз перебігає селективно, але вельми повільно (1224 год) порівняно з метанолізом (55 год); єдиними продуктами ізо-пропанолізу є N-н-пропілокси-N-ізо-пропілокси-N',N'-диметилсечовина 100 та АсОН. Алкоголіз третинними спиртами не відбувається зовсім. Після 70-годинної витримки у трет-бутанолі сполука 39 вилучена незмінною. Селективність алкоголізу, як і чутливість до стеричних перешкод, певно, свідчить за S_N2 механізм нуклеофільного заміщення біля атому нітрогену.

Температурний режим алкоголізу N-ацилокси-N-алкоксисечовин вельми впливає на природу продуктів. При алкоголізі сечовини 39 у кип'ячому метанолі головним продуктом є N,N-диметоксисечовина 96.

При алкоголізі при підвищеній температурі AcOH каталізує переестерифікацію N,N-діалкоксиаміногрупи сечовини 99, що підтверджено незалежним експериментом. При метанолізі сечовини 39 в присутності сильніших, ніж оцтова, кислот вже при 20єС утворється N,N-диметоксисечовина 96: у присутності трифтороцтової кислоти утворюється суміш сечовин 99 і 96, у присутності щавлевої кислоти - тільки сечовина 96.

Схема 15

Перетворення N-ацилокси-N-алкоксисечовин у симетричні N,N-діалкоксисечовини в разі алкоголізу при підвищеній температурі дозволило запропонувати новий спосіб синтезу 1,3,2-діоксазолідинів.

Схема 16

При метанолізі сполуки 39 у присутності Et₃N утворюється продукт відновлення, гідразин 103.

Схема 17

При алкоголізі метил-N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів 55, 56, 58-61 первинними спиртами (особливо при метанолізі) при кімнатній температурі переважно утворюються N,N-діалкоксикарбамати 104-109 і карбонові кислоти. алкоксигемінальна аніонна нуклеофільне заміщення

Схема 18

R¹ = R² = Me (104); R¹ = R² = Et (105); R¹ = i-Pr, R² = Me (106); R¹ =n-Bu, R² = Me (107); R¹ = n-Oct, R² = Me (108), Et (109)

При метанолізі етил-N-ацетокси-N-алкоксикарбаматів 63, 66 також утворюються відповідні етил-N-алкокси-N-метоксикарбамати 110, 111, але разом з продуктами фрагментації (карбонат) і відновлення (уретан 112).

Схема 19

R=Me (63, 110, 112); i-Pr (66, 111).

При алкоголізі N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів вторинними спиртами утворення продуктів нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену не відбувається. У випадку ізо-пропанолізу N-ацетокси-N-метоксикарбамату 63 вилучені лише продукти відновлення: N-метоксикарбамат 112 і N,N'-ди(метокси)гідразин 113, а також вихідний карбамат 63. В трет-бутанольному розчині N-ацилокси-N-алкоксикарбамати тривалий час залишаються незмінними. Тобто, в разі N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів більша р-акцепторність RO₂C-групи (порівняно з карбамоїльною) стабілізує зв'язок N-OAc внаслідок зворотної полярізації.



Схема 20

Головними продуктами метанолізу N-ацилокси-N-метоксиамінів 75а, в є N,N-діалкоксиаміни 114а, b. Також утворюється незначна кількість естеру 76, вірогідно, внаслідок фрагментації нітренієвого катіону В до трет-алкільного катіона С. Тобто, у випадку N-ацилокси-N-метоксиамінів при метанолізі домінує нуклеофільне заміщення біля атома нітрогену.

Схема 21

R = Me (75а, 114а), i-Pr (75b, 114b).

При метанолізі N-ацетокси-N-етоксибензаміда 72а з високим виходом утворюється метилбензоат. Реакційна суміш (відповідно спектру ЯМР ¹Н і та даних ГРХ) містить також незначну кількість этилбензоату. Якщо вести метаноліз у присутності AcONa, вихід этилбензоату зростає до 5 %.

Схема 22

При спробі здійснити нуклеофільне заміщення ацетоксигрупи у бензаміді 72а дією MeONa у диметоксиетані була отримана суміш метил-(23 %) і етилбензоатів (31 %) (за схемою 23). В інтермедіаті D відбувається міграція бензоїльної групи з атому нітрогену на суміжний атом оксигену шляхом HERON перегрупування, яке притаманне для N-ацилокси-N-алкоксибензамідів (Glover S., 1998 р.) (шлях 2). Таким чином, у випадку N-ацилокси-N-алкоксибензамідів реакція алкоголізу не може бути використана в якості загального тесту на аніонну рухливість ацилоксигрупи.

Схема 23

Нами вперше встановлено можливість нуклеофільного заміщення біля атома нітрогену для солей N-(1-піридиній)-N-метокси-N-трет-алкіламінів 81, 115 на прикладі реакції метанолізу у присутності AcONa. Нуклеофільне заміщення піридинієвої групи на метоксигрупу відбувається селективно з утворенням N,N-диметоксиамінів 116, 117.

Схема 24

R = CO₂Me, X = ClO₄^-, Cl^-(81, 116); R = CH₂CO₂Me_, X = Cl^- (115, 117).

Хлориди N-(1-піридиній)-N-алкоксисечовин є стійкими до метанолізу при кімнатній температурі. Після 24-годинної витримки у метанольному розчині (20-23°С) сечовина 118 була вилучена незмінною. Але при кип'ятінні метанольного розчину сечовини 118 відбувається утворення з низьким виходом N,N-диметокси-N',N'-диметилсечовини 96. У першу чергу, певно, утворюється первинний продукт, N-н-пропілокси-N-метоксисечовина 99, слідові кількості якої зареєстровані в спектрі ЯМР ¹Н реакційної суміші. Далі, завдяки каталізу гідрохлоридом піридину, відбувається переестеріфікація сечовини 99 у N,N-диметоксисечовину 96. Така переестерифікація притаманна N,N-діалкоксисечовинам (Рудченко В.Ф., Костяновський Р.Г., 1986 р.).

Схема 25

Обмін ацилоксигрупи біля атома нітрогену в n-ацилокси-n-алкоксиамідах. Оскільки алкоголіз не виявився загальним тестом на аніонну рухливість ацилоксигрупи в N-ацилокси-N-алкоксиамідах, в якості тесту була досліджена реакція обміну ацилоксигрупи. Селективне утворення N-ацилокси-N-алкоксиамідів з N-хлор-N-алкоксиамідів в ацетонітрилі та їх відносна стійкість у цьому розчиннику дозволяли сподіватися на утворення стабільних первинних продуктів нуклеофільного заміщення.

Знайдено, що обробка N-ароїлокси-N-алкоксисечовин двічі AcONa приводить до обміну ацилоксигрупи. При дії на N-4-хлорбензоїлокси-N-н-бутилоксисечовину 25 надлишку AcONa (18-20С, 80 год) одержана суміш вихідної сечовини 25 і продукту 22 в співвідношенні 27:73 (мольн. %). Повторна обробка порцією AcONa дозволяє отримати продукт 22 у чистому вигляді з виходом 42 %.

Схема 26

При використанні калієвих солей аліфатичних карбонових кислот повний обмін ароїлоксигруп біля атома нітрогену відбувається легше. Після першої обробки N-бензоїлокси-N-н-бутилоксисечовини 24 EtCO₂K утворюється суміш вихідної сечовини 24 і продукту - N-пропіонілокси-N-н-бутилоксисечовини 23, в співвідношенні 36:64 (мольн. %). Вилучення утвореної солевої маси та повторна обробка суміші N-ацилокси-N-алкоксисечовин 24 і 23 порцією EtCO₂K дозволяє одержати сполуку 23 в індівідуальному стані з виходом 67 %.

Схема 27

У той же спосіб, N-бензоїлокси-N-н-пропілоксисечовина 32 двократною обробкою EtCO₂K перетворена в N-пропіонілокси-N-н-пропілоксисечовину 31 з виходом 87 %.

Схема 28

Використання субстрату, який містить менш нуклеофільну N-4-хлорбензоїлоксигрупу, дозволяє отримувати продукти обміну в чистому вигляді в одну стадію. При дії AcOK на сечовину 25 синтезовано N-ацетокси-N-н-бутилоксисечовину 22 з виходом 69 %.

Схема 29

R=Et (18,20); n-Bu (22,25).

Аналогічно, N-4-хлорбензоїлокси-N-етоксисечовина 20 перетворена в одну стадію в N-ацетокси-N-етоксисечовину 18 з виходом 71 %.

В N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах обмін ацилоксигрупи відбувається більш повільно порівняно з N-ацилокси-N-алкоксисечовинами внаслідок більшої -акцепторності RO₂C-групи. Після п'ятикратної обробки N-бензоїлокси-N-метоксикарбамату 63 AcONa отримано суміш вихідної сполуки 63 і N-ацетокси-N-метоксикарбамата 62 в співвідношенні 36:64 (мольн. %).

Схема 30

Як і у випадку N-ацилокси-N-алкоксисечовин, використання субстрату з 4-хлорбензоїлоксигрупою і AcOK сприяє значному підвищенню ступіня обміну і дозволяє отримати карбамат 62 у чистому вигляді. Після першої обробки порцією AcOK етил-N-4-хлорбензоїлокси-N-метоксикарбамату 64 одержано суміш вихідного і цільового N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів 64 та 62 у співвідношенні 42:58 (мольн. %). Після другої обробки порцією AcOK співвідношення N-ацилокси-N-алкоксикарбаматів складає 20:80 (мольн. %); третя обробка AcOK привела до значного домінування продукта 62, співвідношення становить 6.5:93.5 (мольн. %). З даної суміші сполука 62 була виділена з виходом 53 %.

Схема 31

R=Me (55,57); Et (62,64).

Аналогічні результати було одержано для метил-N-4-хлорбензоїлокси-N-метоксикарбамату 57. Продукт 55 отримано з виходом 76 %.

У випадку N-4-хлорбензоїлокси-N-етоксибензаміда 72b, після першої обробки AcONa була одержана суміш вихідного (72b) і цільового (72a) N-ацилокси-N-алкоксибензамідів в співвідношенні 72b:72a = 14:86 (мольн. %). Після другої обробки новою порцією AcONa було отримано N-ацетокси-N-етоксибензамід 72a в індивідуальному стані з виходом 86 %.

Схема 32

Таким чином, реакція обміну ацилоксигрупи біля атома нітрогену в N-ацилокси-N-алкоксиамідах у випадку взаємодії з карбоксилатами калію або натрію у середовищі ацетонітрилу відбувається селективно і може бути використана у якості тесту на аніонну рухливість ацилоксигрупи.

Інші хімічні властивості n-ацилокси-n-алкоксисполук та їх аналогів. Заміщення ацилоксигрупи в N-ацилокси-N-алкоксисечовинах При дії AcCl або Me₃SiCl на N,N-діалкокси-N-трет-алкіламіни і N,N-діалкоксисечовини утворюються відповідні N-хлор-N-алкоксипохідні (Штамбург В.Г., Рудченко В.Ф., 1981 р.). Ми поставили питання - чи є можливим в тих же умовах обмін ацилокси- або алкоксигрупи в N-ацилокси-N-алкоксисечовинах і N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах на атом хлору?

Знайдено, що N-ацетокси-N-н-пропілоксисечовина 39 при дії AcCl або Me₃SiCl (етер, 20°С) утворює N-хлор-N-н-пропілоксисечовину 17, яка ідентифікована за спектром ЯМР ¹Н. З метою додаткової ідентифікації, сечовина 17 була перетворена на стабільну сіль 118, утворення якої з N-ацетокси-N-н-пропілоксисечовини 39 неможливе.

Схема 33

Атака електрофілу (AcCl, Me₃SiCl) відбувається по атомові оксигену ацетоксигрупи гемінальної системи AcO-N-OR, вірогідно, через підвищену електронну густину на ньому внаслідок аномерного ефекту n_O-*_N-OAc. Завдяки цьому відбувається нуклеофільна атака аніоном Сl^- по атомові нітрогену з утворенням N-хлор-N-алкоксисечовини 17.

В N-ацилокси-N-алкоксикарбаматах заміщення ацилоксигрупи на атом хлору не відбувається. Тривала витримка N-ацетокси-N-метоксикарбамата 55 з надлишком AcCl (етер, 20°С, 23 год) не приводить до утворення N-хлор-N-метоксикарбамату 47. На відміну від інших видів N,N-діалкоксиаміносполук, N,N-діалкоксикарбамати також не заміщують алкоксигрупу на атом хлору при дії AcCl. Після 26-годинної витримки в надлишку AcCl (етер, 20°С) етил-N-ізо-пропілокси-N-метоксикарбамат 111 вилучено незмінним.

...